Генетики из Университета Дьюка (США) показали связь между функционированием гена UPBEAT1 и скоростью роста корней растений.

Растущим многоклеточным организмам необходимо поддерживать баланс между делением и дифференцировкой клеток; при его нарушении у животных развиваются болезненные состояния (рак). У растений, непрерывно образующих новые органы с помощью стволовых клеток, подобное нарушение может приводить к преждевременной остановке роста.

В своих экспериментах авторы наблюдали за развитием корней удобного и очень известного модельного организма — резуховидки Таля (арабидопсиса). «Потомки» стволовых клеток резуховидки, расположенных в кончике корня, быстро делятся в так называемой меристеме, а затем резко увеличиваются в размерах в специальной зоне растяжения. Переход от деления к растяжению в продольном направлении становится начальной стадией дифференцировки.

Систематический поиск способов регулирования механизма деления и дифференцировки клеток вывел учёных на транскрипционный фактор, названный ими UPBEAT1. Опыты показали, что снижение экспрессии соответствующего гена вызывает увеличение меристемы и размеров клеток и ускорение роста корня. UPBEAT1 непосредственно регулирует экспрессию набора пероксидаз, которые, в свою очередь, контролируют баланс активных форм кислорода (к примеру, перекиси водорода) в зонах деления и растяжения. Аналогичный механизм управления развитием с помощью активных форм кислорода, замечают авторы, функционирует у животных.

Рис. 1. Сравнение корней «обычной» и мутантной форм резуховидки. Слева — вид корней через пять дней после набухания семян. (Иллюстрация из журнала Cell).

Учёные надеются, что предложенная ими методика будет использоваться при выращивании многолетних травянистых растений, перерабатываемых на биотопливо. Внедрением новой технологии занимается стартап GrassRoots Biotechnology.

Полная версия отчёта опубликована в журнале Cell.

По материалам: